DE102022211961A1

DE102022211961A1 - Method for controlling a driving behavior of a work machine

Info

Publication number: DE102022211961A1
Application number: DE102022211961.4A
Authority: DE
Inventors: Rico Glöckner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2024-05-16
Also published as: WO2024100088A1

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrverhaltens einer Arbeitsmaschine (2) gezeigt, wobei die Arbeitsmaschine (2) eine Batterie (4), eine elektrische Maschine (6) zum Vortrieb der Arbeitsmaschine (2) und eine mechanische Bremse (8) aufweist. Die elektrische Maschine (6) ist eingerichtet, die Batterie (4) mit einem Ladestrom mittels Rekuperation zu laden, wobei das Verfahren zumindest die Schritte aufweist: Erfassen (S1) einer Information zu einem Fahrbefehl eines Fahrers, Erfassen (S2) einer Information zu einem maximalen Ladestrom der Batterie (4), Bestimmen (S3.1) einer Information zu einem gewünschten Bremsmoment in Abhängigkeit von der erfassten Information zu dem Fahrbefehl, und Bestimmen (S4) einer Information zu einem maximalen Bremsmoment der elektrischen Maschine (6) in Abhängigkeit von der erfassten Information zu dem maximalen Ladestrom. Ferner umfasst das Verfahren das Vergleichen (S5) der Information zu dem gewünschten Bremsmoment mit der Information zu dem maximalen Bremsmoment und das Senden (S6) eines Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse (8), falls das gewünschte Bremsmoment größer als das maximale Bremsmoment ist.A method for controlling the driving behavior of a work machine (2) is shown, wherein the work machine (2) has a battery (4), an electric machine (6) for propelling the work machine (2) and a mechanical brake (8). The electric machine (6) is set up to charge the battery (4) with a charging current by means of recuperation, wherein the method has at least the steps: detecting (S1) information about a driver's driving command, detecting (S2) information about a maximum charging current of the battery (4), determining (S3.1) information about a desired braking torque depending on the detected information about the driving command, and determining (S4) information about a maximum braking torque of the electric machine (6) depending on the detected information about the maximum charging current. The method also includes comparing (S5) the information about the desired braking torque with the information about the maximum braking torque and sending (S6) a signal to control the mechanical brake (8) if the desired braking torque is greater than the maximum braking torque.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Fahrverhaltens einer Arbeitsmaschine. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, das Verfahren zum Steuern des Fahrverhaltens der Arbeitsmaschine auszuführen. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebsgruppe mit einer solchen Steuereinrichtung, sowie eine Arbeitsmaschine mit einer solchen Antriebsgruppe.The present invention relates to a method for controlling the driving behavior of a work machine. The present invention also relates to a control device which is designed to carry out the method for controlling the driving behavior of the work machine. In addition, the present invention relates to a drive group with such a control device and to a work machine with such a drive group.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit Rekuperationsfunktion bekannt, bei der das Fahrzeug automatisch mittels Rekuperation bei Loslassen eines Gaspedals verzögert. Bei geringer Betätigung eines Bremspedals des Fahrzeugs wird zunächst mittels Rekuperation gebremst. Bei stärkerer Betätigung des Bremspedals erfolgt ein Bremsen mittels einer mechanischen Fahrzeugbremse.Vehicles with a recuperation function are known from the state of the art, where the vehicle automatically decelerates using recuperation when the accelerator pedal is released. If the vehicle's brake pedal is pressed lightly, braking is initially carried out using recuperation. If the brake pedal is pressed harder, braking is carried out using a mechanical vehicle brake.

Darstellung der ErfindungDescription of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Steuern eines Fahrverhaltens einer Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine kann eine Landmaschine, eine Baumaschine oder eine Transportmaschine sein. Beispielsweise handelt es sich bei der Baumaschine um einen Radlader. Bei dem Radlader kann es sich um einen elektrisch angetriebenen Radlader handeln, bei dem sowohl der Vortrieb als auch ein Arbeitsgerät, beispielsweise ein Hubgerüst, elektrisch antreibbar ist. Das Hubgerüst kann mittels einer Hubhydraulik angetrieben werden, die eine über einen elektrischen Motor angetriebene Pumpe aufweisen kann. Bei dem Fahrverhalten der Arbeitsmaschine kann es sich um eine Längs- und alternativ oder zusätzlich Querbeschleunigung der Arbeitsmaschine handeln. Die Arbeitsmaschine weist eine Batterie, eine elektrische Maschine zum Vortrieb der Arbeitsmaschine und eine mechanische Bremse auf. Die Batterie kann vorgesehen sein, um neben dem Vortrieb auch ein Arbeitsgerät der Arbeitsmaschine anzutreiben. Die Batterie kann eine Lithium-Ionen-Batterie zum Speichern elektrischer Energie in Form von chemischer Energie sein.In a first aspect, the present invention relates to a method for controlling the driving behavior of a work machine. The work machine can be an agricultural machine, a construction machine or a transport machine. For example, the construction machine is a wheel loader. The wheel loader can be an electrically driven wheel loader in which both the propulsion and a working device, for example a lifting frame, can be driven electrically. The lifting frame can be driven by means of a lifting hydraulic system, which can have a pump driven by an electric motor. The driving behavior of the work machine can be a longitudinal and alternatively or additionally lateral acceleration of the work machine. The work machine has a battery, an electric machine for propelling the work machine and a mechanical brake. The battery can be provided to drive a working device of the work machine in addition to the propulsion. The battery can be a lithium-ion battery for storing electrical energy in the form of chemical energy.

Die elektrische Maschine kann einen Elektromotor aufweisen, beispielsweise einen Synchronmotor oder einen Asynchronmotor. Die elektrische Maschine kann generatorisch und motorisch betrieben werden. Die elektrische Maschine kann eingerichtet sein, um die Arbeitsmaschine mit Energie der Batterie, beispielsweise über ein Getriebe, vorzutreiben. Beispielsweise kann ein Stufengetriebe und alternativ oder zusätzlich ein stufenloses Getriebe vorgesehen sein. Die Arbeitsmaschine kann genau eine elektrische Maschine oder alternativ mehr als eine elektrische Maschine zum Vortrieb der Arbeitsmaschine aufweisen. Beispielsweise können mehrere elektrische Maschinen zum Vortrieb der Arbeitsmaschine vorgesehen sein, wobei pro angetriebenem Rad oder alternativ pro angetriebener Achse eine elektrische Maschine zum Vortrieb der Arbeitsmaschine vorgesehen sein kann. Die elektrische Maschine kann einen Inverter aufweisen. Der Inverter kann eingerichtet sein, Gleichspannung der Batterie in Wechselspannung für die elektrische Maschine bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann der Inverter eingerichtet sein, Wechselspannung, bereitgestellt von der elektrischen Maschine, in Gleichspannung für die Batterie umzuwandeln. Die elektrische Maschine ist eingerichtet, um die Batterie mit einem Ladestrom mittels Rekuperation zu laden, beispielsweise über den Inverter. Dabei kann mittels Rekuperation kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden. Diese elektrische Energie kann in Form von gespeicherter chemischer Energie in der Batterie gespeichert werden.The electric machine can have an electric motor, for example a synchronous motor or an asynchronous motor. The electric machine can be operated as a generator and as a motor. The electric machine can be set up to drive the work machine with energy from the battery, for example via a transmission. For example, a stepped transmission and alternatively or additionally a continuously variable transmission can be provided. The work machine can have exactly one electric machine or alternatively more than one electric machine for driving the work machine. For example, several electric machines can be provided for driving the work machine, whereby one electric machine can be provided for each driven wheel or alternatively for each driven axle to drive the work machine. The electric machine can have an inverter. The inverter can be set up to provide DC voltage from the battery into AC voltage for the electric machine. Alternatively or additionally, the inverter can be set up to convert AC voltage provided by the electric machine into DC voltage for the battery. The electric machine is set up to charge the battery with a charging current by means of recuperation, for example via the inverter. Kinetic energy can be converted into electrical energy by means of recuperation. This electrical energy can be stored in the battery in the form of stored chemical energy.

Die mechanische Bremse kann eine Lamellenbremse, beispielsweise eine nasse Lamellenbremse aufweisen. Die mechanische Bremse kann stufenlos regelbar sein. Die mechanische Bremse kann eingerichtet sein, eine Fortbewegung der Arbeitsmaschine zu bremsen. Die Arbeitsmaschine kann genau eine oder alternativ mehr als eine mechanische Bremse zum Bremsen der Fortbewegung der Arbeitsmaschine aufweisen. Ferner kann die Arbeitsmaschine eine Steuereinrichtung zum Ausführen des im Folgenden beschriebenen Verfahrens zum Steuern des Fahrverhaltens der Arbeitsmaschine aufweisen. Dabei kann die Steuereinrichtung mit weiteren Steuereinrichtungen der Arbeitsmaschine sowie mit der Batterie und der elektrischen Maschine zum Vortrieb der Arbeitsmaschine elektronisch verbunden sein.The mechanical brake can have a multi-disk brake, for example a wet multi-disk brake. The mechanical brake can be infinitely variable. The mechanical brake can be set up to brake the movement of the work machine. The work machine can have exactly one or alternatively more than one mechanical brake for braking the movement of the work machine. Furthermore, the work machine can have a control device for carrying out the method described below for controlling the driving behavior of the work machine. The control device can be electronically connected to other control devices of the work machine as well as to the battery and the electric machine for driving the work machine.

Das Verfahren weist einen Schritt eines Erfassens einer Information zu einem Fahrbefehl eines Fahrers der Arbeitsmaschine auf. Das Erfassen der Information kann ein Empfangen der Information zu dem Fahrbefehl umfassen. Die Information zu dem Fahrbefehl des Fahrers der Arbeitsmaschine kann mittels Sensoren der Arbeitsmaschine erfasst werden. Der Fahrbefehl kann hinsichtlich einer gewünschten Längs- und alternativ oder zusätzlich Querbeschleunigung der Arbeitsmaschine sein. Der Fahrbefehl kann eine aktive Verzögerung und alternativ oder zusätzlich Beschleunigung der Arbeitsmaschine umfassen. Eine gewünschte Verzögerung kann entgegen der aktuellen Fahrtrichtung der Arbeitsmaschine, beispielsweise bis zum Stillstand, ferner sogar bis zur Reversierung, also zur Umkehrung der aktuellen Fahrtrichtung der Arbeitsmaschine, sein. Dabei kann der Fahrbefehl des Fahrers unmittelbar, beispielsweise über einen mit einem Bedienelement gekoppelten Sensor, erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Fahrbefehl des Fahrers aber auch mittelbar erfasst werden, beispielsweise über die Erfassung eines Parameters, der mit dem Fahrbefehl des Fahrers in fest definiertem Zusammenhang steht.The method comprises a step of detecting information about a driving command of a driver of the work machine. The detection of the information can comprise receiving the information about the driving command. The information about the driving command of the driver of the work machine can be detected by means of sensors of the work machine. The driving command can be with regard to a desired longitudinal and alternatively or additionally transverse acceleration of the work machine. The driving command can comprise an active deceleration and alternatively or additionally acceleration of the work machine. A desired deceleration can be against the current direction of travel of the work machine, for example to a standstill, and even to reversal, i.e. to reversing the current Direction of travel of the working machine. The driver's driving command can be recorded directly, for example via a sensor coupled to a control element. Alternatively or additionally, the driver's driving command can also be recorded indirectly, for example by recording a parameter that has a clearly defined connection with the driver's driving command.

Das Verfahren weist ferner einen Schritt eines Erfassens einer Information zu einem maximalen Ladestrom der Batterie auf. Das Erfassen der Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie kann ein Empfangen dieser Information umfassen. Die Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie kann mittels Sensoren der Arbeitsmaschine erfasst werden. Das Erfassen kann ein aktives Abfragen der Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie umfassen. Das Erfassen der Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie kann ein aktives Senden der Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie umfassen. Das Erfassen kann zeitgesteuert und alternativ oder zusätzlich ereignisgesteuert erfolgen. Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie kann einen absoluten Wert und alternativ oder zusätzlich einen relativen Wert des maximalen Ladestroms der Batterie umfassen. Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie kann eine maximale Ladeleistung der Batterie umfassen. In diesem Schritt kann der maximale Ladestrom unmittelbar oder aber auch mittelbar über einen Parameter erfasst werden, der mit dem maximalen Ladestrom in einem fest definierten Zusammenhang steht. Der maximale Ladestrom kann von dem Batterietyp, dem Ladezustand, also der aktuellen Kapazität der Batterie, Umgebungsparametern, wie beispielsweise der Umgebungstemperatur, sowie sonstigen Parametern abhängen.The method further comprises a step of detecting information about a maximum charging current of the battery. The detection of the information about the maximum charging current of the battery can comprise receiving this information. The information about the maximum charging current of the battery can be detected by means of sensors of the work machine. The detection can comprise actively querying the information about the maximum charging current of the battery. The detection of the information about the maximum charging current of the battery can comprise actively sending the information about the maximum charging current of the battery. The detection can be time-controlled and alternatively or additionally event-controlled. Information about the maximum charging current of the battery can comprise an absolute value and alternatively or additionally a relative value of the maximum charging current of the battery. Information about the maximum charging current of the battery can comprise a maximum charging power of the battery. In this step, the maximum charging current can be detected directly or indirectly via a parameter that has a fixed, defined relationship with the maximum charging current. The maximum charging current can depend on the battery type, the state of charge, i.e. the current capacity of the battery, environmental parameters such as the ambient temperature, and other parameters.

Das Verfahren weist ferner einen Schritt eines Bestimmens einer Information zu einem gewünschten Bremsmoment in Abhängigkeit von der erfassten Information zu dem Fahrbefehl des Fahrers auf. Das Bestimmen einer Information zu einem gewünschten Bremsmoment kann ein Bestimmen eines gewünschten Bremsmoments in Newtonmeter umfassen. Das Bestimmen einer Information zu dem gewünschten Bremsmoment kann ein Bestimmen einer gewünschten negativen Beschleunigung der Arbeitsmaschine umfassen. Das gewünschte Bremsmoment kann dann auf Basis der gewünschten Beschleunigung und weiteren Fahrzeugdaten, beispielsweise der Masse des Fahrzeugs, ermittelt werden. Das Verfahren weist ferner einen Schritt eines Bestimmens einer Information zu einem maximalen Bremsmoment der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von der erfassten Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie auf. Das Bestimmen der Information zu dem maximalen Bremsmoment kann ein Bestimmen eines maximalen Bremsmoments in Newtonmeter umfassen. Das Bestimmen der Information zu dem maximalen Bremsmoment kann ein Bestimmen einer maximalen negativen Beschleunigung der Arbeitsmaschine umfassen. Das Bestimmen der Information zu dem maximalen Bremsmoment kann ein Bestimmen eines dazu passenden Ladestroms umfassen. Das maximale Bremsmoment kann so bestimmt werden, dass mittels Rekuperation mit dem maximalen Ladestrom dieses Bremsmoment mit der elektrischen Maschine maximal erzeugt werden kann. Das Verfahren weist ferner einen Schritt eines Vergleichens der Information zu dem gewünschten Bremsmoment mit der Information zu dem maximalen Bremsmoment auf. Beispielsweise kann ein Vergleichen des gewünschten Bremsmoments mit dem maximalen Bremsmoment erfolgen. Dabei können die absoluten Werte von gewünschtem und maximalem Bremsmoment miteinander verglichen werden.The method further comprises a step of determining information about a desired braking torque depending on the recorded information about the driver's driving command. Determining information about a desired braking torque can comprise determining a desired braking torque in Newton meters. Determining information about the desired braking torque can comprise determining a desired negative acceleration of the work machine. The desired braking torque can then be determined on the basis of the desired acceleration and other vehicle data, for example the mass of the vehicle. The method further comprises a step of determining information about a maximum braking torque of the electric machine depending on the recorded information about the maximum charging current of the battery. Determining the information about the maximum braking torque can comprise determining a maximum braking torque in Newton meters. Determining the information about the maximum braking torque can comprise determining a maximum negative acceleration of the work machine. Determining the information about the maximum braking torque can comprise determining a suitable charging current. The maximum braking torque can be determined in such a way that this braking torque can be generated to the maximum with the electric machine by means of recuperation with the maximum charging current. The method further comprises a step of comparing the information on the desired braking torque with the information on the maximum braking torque. For example, the desired braking torque can be compared with the maximum braking torque. The absolute values of the desired and maximum braking torque can be compared with one another.

Das Verfahren weist ferner einen Schritt eines Sendens eines Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse auf, falls das gewünschte Bremsmoment größer als das maximale Bremsmoment ist. Alternativ dazu weist das Verfahren einen Schritt eines direkten Ansteuerns der mechanischen Bremse auf, falls das gewünschte Bremsmoment größer als das maximale Bremsmoment ist. Das Senden des Signals zum Ansteuern kann nach einem Bestimmen des Signals erfolgen. Das Ansteuern der mechanischen Bremse kann so erfolgen, dass ein Bremsen mit zumindest einem Bruchteil des gewünschten Bremsmoments oder insbesondere mit dem gesamten gewünschten Bremsmoment durch die mechanische Bremse erfolgt.The method further comprises a step of sending a signal for controlling the mechanical brake if the desired braking torque is greater than the maximum braking torque. Alternatively, the method comprises a step of directly controlling the mechanical brake if the desired braking torque is greater than the maximum braking torque. The signal for controlling can be sent after the signal has been determined. The mechanical brake can be controlled in such a way that braking is carried out with at least a fraction of the desired braking torque or in particular with the entire desired braking torque by the mechanical brake.

Mittels des Verfahrens kann ein Fahrverhalten der Arbeitsmaschine unabhängig von dem Bremsmoment, welches durch Rekuperation bereitstellbar ist, darstellbar sein. Falls das gewünschte Bremsmoment mittels Rekuperation nicht bereitgestellt werden kann, erfolgt ein Bremsen mit der mechanischen Bremse. Somit kann ein homogenes Fahrverhalten bereitgestellt werden, bei welchem das gewünschte Bremsmoment zumindest mittels der mechanischen Bremse erzeugbar ist.Using the method, a driving behavior of the working machine can be represented independently of the braking torque that can be provided by recuperation. If the desired braking torque cannot be provided by recuperation, braking is carried out using the mechanical brake. In this way, a homogeneous driving behavior can be provided in which the desired braking torque can at least be generated by means of the mechanical brake.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Verfahren ein Ansteuern der elektrischen Maschine zum Bremsen mit einem Rekuperationsbremsmoment umfasst, falls das gewünschte Bremsmoment größer als das maximale Bremsmoment ist. Dabei kann die elektrische Maschine, insbesondere der Inverter der elektrischen Maschine, so angesteuert werden, dass mittels eines steuerbaren Widerstands der elektrischen Maschine, insbesondere des Inverters, das Rekuperationsbremsmoment steuerbar ist. Das Ansteuern der elektrischen Maschine zum Bremsen mit dem Rekuperationsbremsmoment kann ein Ansteuern der elektrischen Maschine zur Rekuperation sein. Gemäß dieser weiteren Ausführungsform kann ferner das Senden des Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse ein Senden eines Differenzbremsmoments umfassen. Über einen einstellbaren Druck der mechanischen Bremse kann dabei das Differenzbremsmoment an der mechanischen Bremse steuerbar sein. Das Differenzbremsmoment kann dabei eine Differenz zwischen dem gewünschten Bremsmoment und dem Rekuperationsbremsmoment sein. Das Rekuperationsbremsmoment kann dabei kleiner oder gleich dem maximalen Bremsmoment sein. Das Ansteuern der elektrischen Maschine zur Rekuperation und das Senden des Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse können dabei parallel erfolgen. Das Verfahren kann ferner einen Schritt der Ansteuerns der elektrischen Maschine zur Rekuperation aufweisen, falls das gewünschte Bremsmoment kleiner oder gleich dem maximalen Bremsmoment ist. Zusätzlich kann zum Ansteuern der elektrischen Maschine zur Rekuperation, falls das gewünschte Bremsmoment kleiner oder gleich dem maximalen Bremsmoment ist, das Senden des Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse erfolgen. Hierdurch kann das Bremsen mittels Rekuperation zusätzlich durch das Bremsen mittels mechanischer Bremse unterstützt werden.According to a further embodiment, the method can be characterized in that the method comprises controlling the electric machine for braking with a recuperation braking torque if the desired braking torque is greater than the maximum braking torque. The electric machine, in particular the inverter of the electric machine, can be controlled in such a way that by means of a controllable resistance of the electric machine, in particular in particular the inverter, the recuperation braking torque can be controlled. Controlling the electrical machine for braking with the recuperation braking torque can be controlling the electrical machine for recuperation. According to this further embodiment, sending the signal to control the mechanical brake can also comprise sending a differential braking torque. The differential braking torque on the mechanical brake can be controllable via an adjustable pressure of the mechanical brake. The differential braking torque can be a difference between the desired braking torque and the recuperation braking torque. The recuperation braking torque can be less than or equal to the maximum braking torque. Controlling the electrical machine for recuperation and sending the signal to control the mechanical brake can take place in parallel. The method can also comprise a step of controlling the electrical machine for recuperation if the desired braking torque is less than or equal to the maximum braking torque. In addition, if the desired braking torque is less than or equal to the maximum braking torque, the signal can be sent to control the mechanical brake to control the electric machine for recuperation. This means that braking using recuperation can be additionally supported by braking using the mechanical brake.

Es ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrverhaltens einer Arbeitsmaschine gezeigt, wobei unabhängig davon, ob ein Senden des Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse oder ein Ansteuern der elektrischen Maschine zum Bremsen erfolgt, ein gleichbleibendes Fahrverhalten der Arbeitsmaschine beim Bremsen gewährleistet ist. Dabei kann ein Bremsen der Arbeitsmaschine, falls das gewünschte Bremsmoment größer als das maximale Bremsmoment ist, lediglich oder vorrangig durch ein Ansteuern der mechanischen Bremse erfolgen. Das Bremsen der Arbeitsmaschine kann, falls das gewünschte Bremsmoment kleiner oder gleich dem maximalen Bremsmoment ist, lediglich oder vorrangig durch das Ansteuern der elektrischen Maschine zur Rekuperation erfolgen. Dabei kann der Fahrer beim Fahren einer Arbeitsmaschine mit einem solchen Verfahren zum Steuern eines Fahrverhaltens der Arbeitsmaschine nicht unterscheiden, ob ein Bremsen aufgrund des Ansteuerns der mechanischen Bremse oder aufgrund des Ansteuerns der elektrischen Maschine zum Bremsen, also zur Rekuperation, erfolgt. Es kann, unabhängig vom Bremsen durch die mechanische Bremse oder mittels Rekuperation, ein gleichbleibendes Fahrverhalten erzeugt werden. Abhängig davon, ob genug Ladestrom an die Batterie gesendet werden kann, wird mittels des Verfahrens entschieden, ob und inwiefern das Ansteuern der mechanischen Bremse und der elektrischen Maschine erfolgt. Das Verfahren zum Steuern eines Fahrverhaltens der Arbeitsmaschine kann dafür verwendet werden, um ein besonders ressourcensparendes Fahrverhalten der Arbeitsmaschine zu ermöglichen. Auch bei gewünschten Bremsmomenten, die größer als das maximale Bremsmoment sind, kann dabei Rekuperation in dem Maße erfolgen, wie es das maximale Bremsmoment, und damit der maximale Ladestrom der Batterie, zulassen. Gleichzeitig kann auf ein vollständiges Bremsen mit dem gewünschten Bremsmoment durch die mechanische Bremse verzichtet werden. Dadurch kann auch ein mechanischer Verschleiß der mechanischen Bremse reduziert werden.A method for controlling the driving behavior of a work machine is shown, whereby a consistent driving behavior of the work machine is ensured when braking, regardless of whether the signal is sent to control the mechanical brake or the electric machine is controlled to brake. If the desired braking torque is greater than the maximum braking torque, the work machine can be braked solely or primarily by controlling the mechanical brake. If the desired braking torque is less than or equal to the maximum braking torque, the work machine can be braked solely or primarily by controlling the electric machine for recuperation. When driving a work machine with such a method for controlling the driving behavior of the work machine, the driver cannot distinguish whether braking occurs due to the mechanical brake being controlled or due to the electric machine being controlled to brake, i.e. for recuperation. A consistent driving behavior can be generated, regardless of braking by the mechanical brake or by means of recuperation. Depending on whether enough charging current can be sent to the battery, the process decides whether and to what extent the mechanical brake and the electric machine are controlled. The process for controlling the driving behavior of the working machine can be used to enable particularly resource-saving driving behavior of the working machine. Even with desired braking torques that are greater than the maximum braking torque, recuperation can take place to the extent that the maximum braking torque, and thus the maximum charging current of the battery, allows. At the same time, complete braking with the desired braking torque by the mechanical brake can be dispensed with. This can also reduce mechanical wear on the mechanical brake.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Bremsen mit dem Differenzbremsmoment durch das Senden des Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse zeitlich konstant erfolgen. Beispielsweise kann das Differenzbremsmoment etwa 80% des gewünschten Bremsmoments betragen. Die mechanische Bremse kann dabei so angesteuert werden, dass sie diese 80% des gewünschten Bremsmoments zeitlich konstant bewirkt. Gemäß dieser weiteren Ausführungsform kann das Bremsen mit dem Rekuperationsbremsmoment durch das Ansteuern der elektrischen Maschine zeitlich variabel erfolgen. Beispielsweise kann das Rekuperationsbremsmoment, über den Zusammenhang mit dem Differenzbremsmoment, etwa 20% des gewünschten Bremsmoments betragen. Jedoch kann über die zeitliche Variabilität von diesen etwa 20% variabel nach unten und oben abgewichen werden.According to a further embodiment, braking with the differential braking torque can be constant over time by sending the signal to control the mechanical brake. For example, the differential braking torque can be about 80% of the desired braking torque. The mechanical brake can be controlled in such a way that it produces these 80% of the desired braking torque at a constant time. According to this further embodiment, braking with the recuperation braking torque can be variable over time by controlling the electric machine. For example, the recuperation braking torque can be about 20% of the desired braking torque via the connection with the differential braking torque. However, the temporal variability can be used to vary upwards and downwards from these approximately 20%.

So kann während eines Bremsens beispielsweise auf eine geänderte Neigung eines Untergrunds, auf der die Arbeitsmaschine fährt, reagiert werden. So kann das Senden des Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse stets so erfolgen, dass die mechanische Bremse das konstante Differenzbremsmoment bereitstellt. Die elektrische Maschine zur Rekuperation kann dann so angesteuert werden, dass sie das Rekuperationsbremsmoment zeitlich variabel bereitstellt und damit dynamisch auf geänderte Umgebungsparameter, wie die Neigung des Untergrunds, reagieren kann. Damit ist ein für verschiedene Situationen vorgesehenes Verfahren zum Steuern des Fahrverhaltens der Arbeitsmaschine vorgesehen.For example, during braking, it is possible to react to a change in the incline of the surface on which the working machine is driving. The signal to control the mechanical brake can always be sent in such a way that the mechanical brake provides the constant differential braking torque. The electric machine for recuperation can then be controlled in such a way that it provides the recuperation braking torque at different times and can therefore react dynamically to changes in environmental parameters, such as the incline of the surface. This provides a method for controlling the driving behavior of the working machine that is designed for different situations.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der maximale Ladestrom der Batterie abhängig von einem Zustand der Batterie sein. Der Zustand der Batterie kann abhängig von externen Einflüssen sein. Die externen Einflüsse können dabei beispielsweise Temperatur oder Druck sein. Der Zustand der Batterie kann einen Alterszustand der Batterie umfassen. Der Zustand der Batterie kann einen Ladezustand der Batterie umfassen. Der Zustand der Batterie kann die maximale Ladekapazität der Batterie umfassen. So kann bei einer beispielsweise neu produzierten und bei optimaler Temperatur gelagerten Batterie ein relativ hoher maximaler Ladestrom vorliegen, falls der relative Ladezustand der Batterie gering, beispielsweise bei 10% der maximalen Kapazität der Batterie ist. Falls der relative Ladezustand hoch ist, beispielsweise bei 80-90% der maximalen Kapazität der Batterie, kann der maximale Ladestrom kleiner sein. Alternativ kann der Ladestrom kleiner sein, falls eine besonders niedrige oder besonders hohe Temperatur vorliegt, oder eine besonders alte Batterie vorliegt.According to a further embodiment, the maximum charging current of the battery can be dependent on a state of the battery. The state of the battery can be dependent on external influences. The external influences can be, for example, temperature or pressure. The state of the battery can be an age state of the battery The condition of the battery can include a state of charge of the battery. The condition of the battery can include the maximum charging capacity of the battery. For example, a newly produced battery that has been stored at an optimal temperature can have a relatively high maximum charging current if the relative state of charge of the battery is low, for example 10% of the maximum capacity of the battery. If the relative state of charge is high, for example 80-90% of the maximum capacity of the battery, the maximum charging current can be smaller. Alternatively, the charging current can be smaller if the temperature is particularly low or high, or if the battery is particularly old.

Das Verfahren kann damit auf ändernde Zustände der Batterie, beispielsweise auf ändernde Ladezustände der Batterie, reagieren. So kann das Verfahren auch für Arbeitsmaschinen mit Batterien mit nicht optimalen Zuständen verwendet werden. Das Verfahren kann dynamisch auf beispielsweise gealterte Batterien, Batterien in einem nicht optimalen Temperaturfenster oder stark geladene Batterien reagieren. Somit kann das Verfahren für einen weiten Kreis an Arbeitsmaschinen mit Batterien zum Vortrieb und zur Rekuperation verwendet werden. Dadurch kann ressourcenschonend eine Arbeitsmaschine auch mit alten, oder mit relativ kleinen Batterien, also mit einer geringen maximalen Kapazität, betrieben werden. Es kann auf ein teures Überdimensionieren der Batterie verzichtet werden, da kleinere Batterien auch verwendet werden können, um ein ähnliches Fahrverhalten zu erzeugen. Ohne das Verfahren zum Steuern des Fahrverhaltens müsste ansonsten eine Batterie mit einer größeren Kapazität und damit mit einem größeren maximalen Ladestrom verwendet werden, um das gleiche Fahrverhalten über weite Bereiche eines Ladezustands bereitstellen zu können. Mit dem Verfahren kann eine vorhandene Batterie optimal ausgelastet werden, wobei gleichzeitig das Fahrverhalten unverändert bleibt.The method can therefore react to changing battery conditions, for example to changing battery charge levels. The method can therefore also be used for work machines with batteries in non-optimal conditions. The method can react dynamically to, for example, aged batteries, batteries in a non-optimal temperature window or heavily charged batteries. The method can therefore be used for a wide range of work machines with batteries for propulsion and recuperation. This means that a work machine can also be operated with old or relatively small batteries, i.e. with a low maximum capacity, in a resource-saving manner. There is no need for expensive over-dimensioning of the battery, since smaller batteries can also be used to generate similar driving behavior. Without the method for controlling the driving behavior, a battery with a larger capacity and thus with a larger maximum charging current would otherwise have to be used in order to be able to provide the same driving behavior over wide ranges of a charge state. The method can be used to optimally utilize an existing battery, while at the same time the driving behavior remains unchanged.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Erfassen einer Information zu dem Fahrbefehl ein Erfassen einer Information zu einer Stellung eines Pedals und ein Erfassen einer Information zu einer Stellung eines Fahrtrichtungsschalter umfassen. Das Pedal und der Fahrtrichtungsschalter können dabei von der Arbeitsmaschine umfasst sein. Insbesondere kann die Arbeitsmaschine lediglich ein Pedal aufweisen. Somit kann ein one-pedal-driving zusammen mit dem Fahrtrichtungsschalter umgesetzt werden.According to a further embodiment, the detection of information about the driving command can include detection of information about a position of a pedal and detection of information about a position of a direction switch. The pedal and the direction switch can be included in the working machine. In particular, the working machine can have only one pedal. One-pedal driving can thus be implemented together with the direction switch.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner ein Bestimmen eines Fahrtrichtungswunsches in Abhängigkeit von der erfassten Information zur Stellung des Fahrtrichtungsschalters umfassen. Die erfasste Information zu der Stellung des Fahrtrichtungsschalters kann Information zu einem Fahrtrichtungswunsch umfassen, also in welche Richtung der Fahrer fahren möchte. Dabei kann beispielsweise der Fahrer den Fahrtrichtungsschalter von vorwärts nach rückwärts betätigen, und der Fahrtrichtungswunsch kann sodann rückwärts sein. Der Fahrtrichtungswunsch kann ein Verändern der Stellung des Fahrtrichtungsschalters umfassen. Ein Erfassen der Information zu der Stellung des Fahrtrichtungsschalters kann dabei einmalig zu Beginn des Verfahrens zum Steuern des Fahrverhaltens erfolgen. Dabei kann eine bestimmte Stellung des Fahrtrichtungsschalters erfasst werden und abhängig von dieser einmal erfassten Stellung des Fahrtrichtungsschalters kann das Verfahren ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein Verzögerungswunsch durch den Fahrer so erfasst werden, dass eine Richtungsänderung durch den Fahrtrichtungsschalter erfasst wird. Das Bestimmen der Information zu dem gewünschten Bremsmoment kann in Abhängigkeit des bestimmten Fahrtrichtungswunsches erfolgen. Ferner kann das Verfahren gemäß der Ausführungsform ein Erfassen einer Information zu einer aktuellen Fahrtrichtung aufweisen. Das Erfassen der Information zur aktuellen Fahrtrichtung kann in Abhängigkeit von einem Erfassen einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit erfolgen. Gemäß der Ausführungsform kann das Verfahren ferner ein Ansteuern der elektrischen Maschine zum Beschleunigen der Arbeitsmaschine in Richtung des Fahrtrichtungswunsches umfassen, falls die Richtung des Fahrtrichtungswunsches und die aktuelle Fahrtrichtung unterschiedlich sind. Dabei kann das Ansteuern der elektrischen Maschine zum Beschleunigen der Arbeitsmaschine nach dem Senden des Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse und alternativ oder zusätzlich nach dem Ansteuern der elektrischen Maschine zur Rekuperation erfolgen. Das Ansteuern der elektrischen Maschine zum Beschleunigen kann so erfolgen, dass das Beschleunigen nach dem Bremsen durch die elektrische Maschine und alternativ oder zusätzlich nach dem Bremsen durch die mechanische Bremse erfolgt.According to a further embodiment, the method can further comprise determining a desired direction of travel depending on the recorded information on the position of the direction switch. The recorded information on the position of the direction switch can comprise information on a desired direction of travel, i.e. in which direction the driver wants to travel. For example, the driver can operate the direction switch from forward to backward, and the desired direction of travel can then be backward. The desired direction of travel can comprise changing the position of the direction switch. The information on the position of the direction switch can be recorded once at the start of the method for controlling the driving behavior. A specific position of the direction switch can be recorded and the method can be carried out depending on this position of the direction switch once recorded. For example, a deceleration request by the driver can be recorded in such a way that a change in direction is recorded by the direction switch. The information on the desired braking torque can be determined depending on the specific desired direction of travel. Furthermore, the method according to the embodiment can comprise detecting information about a current direction of travel. The detection of the information about the current direction of travel can take place depending on detecting a current driving speed. According to the embodiment, the method can further comprise controlling the electric machine to accelerate the work machine in the direction of the desired direction of travel if the direction of the desired direction of travel and the current direction of travel are different. In this case, the control of the electric machine to accelerate the work machine can take place after sending the signal to control the mechanical brake and alternatively or additionally after controlling the electric machine for recuperation. The control of the electric machine for acceleration can take place in such a way that acceleration takes place after braking by the electric machine and alternatively or additionally after braking by the mechanical brake.

Damit kann das Verfahren auch zur Reversierung, also zur Fahrtrichtungsumkehrung von einer Vorwärtsfahrt in eine Rückwärtsfahrt, und andersherum, verwendet werden. Der Fahrer kann dabei nicht unterscheiden, ob ein Verzögern der Arbeitsmaschine durch Rekuperation oder durch Bremsen mittels der mechanischen Bremse erfolgt. Das Fahrverhalten ist somit homogen, und unabhängig davon, ob ein Bremsen mechanisch oder elektrisch erfolgt.This means that the process can also be used for reversing, i.e. changing the direction of travel from forward to reverse, and vice versa. The driver cannot distinguish whether the machine is being slowed down by recuperation or by braking using the mechanical brake. The driving behavior is therefore homogeneous and independent of whether braking is done mechanically or electrically.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner ein Bestimmen einer Fahranforderung in Abhängigkeit von der erfassten Information zu der Stellung des Pedals umfassen, wobei ein Bestimmen einer Fahrgeschwindigkeit umfasst sein kann. Die erfasste Information zu der Stellung des Pedals kann Information zu einer Fahranforderung umfassen, also wie schnell ein Fahrer in eine Richtung fahren möchte. Eine Fahranforderung des Fahrers kann beispielsweise vorliegen, indem der Fahrer aufhört, das Pedal zu drücken. Ferner kann die Fahranforderung ein Drücken des Pedals umfassen. Ein Erfassen der Information zu der Stellung des Pedals kann dabei einmalig zu Beginn des Verfahrens zum Steuern des Fahrverhaltens erfolgen. Dabei kann eine bestimmte Stellung des Pedals erfasst werden und abhängig von dieser einmal erfassten Stellung des Pedals kann das Verfahren ausgeführt werden. Das Bestimmen der Information zu dem gewünschten Bremsmoment kann in Abhängigkeit von der bestimmten Fahranforderung erfolgen. Das Bestimmen des gewünschten Bremsmoments kann in Abhängigkeit von der bestimmten Fahrgeschwindigkeit erfolgen. So kann bei höherer Fahrgeschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung zur aktuellen Fahrtrichtung ein höheres gewünschtes Bremsmoment bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Bestimmen des gewünschten Bremsmoments in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine erfolgen. So kann bei höherer Fahrgeschwindigkeit ein größeres gewünschtes Bremsmoment bestimmt werden.According to a further embodiment, the method may further comprise determining a driving request depending on the detected information on the position of the pedal, wherein determining a driving speed comprises can be. The recorded information on the position of the pedal can include information on a driving request, i.e. how fast a driver wants to drive in a direction. A driver's driving request can be present, for example, when the driver stops pressing the pedal. Furthermore, the driving request can include pressing the pedal. The information on the position of the pedal can be recorded once at the start of the method for controlling the driving behavior. A specific position of the pedal can be recorded and the method can be carried out depending on this position of the pedal once recorded. The information on the desired braking torque can be determined depending on the specific driving request. The desired braking torque can be determined depending on the specific driving speed. For example, a higher desired braking torque can be determined at a higher driving speed in the opposite direction to the current direction of travel. Alternatively or additionally, the desired braking torque can be determined depending on the current driving speed of the work machine. For example, a greater desired braking torque can be determined at a higher driving speed.

Somit ist ein Verfahren gezeigt, wobei der Fahrer aktiv eine Fahrtrichtung und eine Fahrgeschwindigkeit vorgibt und dabei indirekt ein gewünschtes Bremsmoment bestimmt werden kann. Somit kann der Fahrer über ein one-pedal-driving besonders einfach das Fahrverhalten der Arbeitsmaschine beeinflussen. Beispielsweise kann der Fahrer während einer Fahrt vorwärts die Stellung des Fahrtrichtungsschalter von vorwärts auf rückwärts ändern und die Stellung des Pedals beibehalten. Damit umfasst der Fahrbefehl ein Reversieren der Arbeitsmaschine von Vorwärtsfahrt in Rückwärtsfahrt mit gleicher absoluter Geschwindigkeit. Das Bremsen kann dabei automatisch durch das Verfahren aufgrund des Reversierens der Arbeitsmaschine erfolgen. Auf ein aktives Bremsen durch den Fahrer, beispielsweise über ein Bremspedal, kann verzichtet werden. Durch den Fahrtrichtungsschalter kann die Richtung der Fahrtrichtung bestimmt werden, und durch das Maß des Drückens des Pedales kann das Maß der absoluten Geschwindigkeit eingestellt werden.This shows a method in which the driver actively specifies a direction of travel and a speed of travel, and in the process a desired braking torque can be indirectly determined. This makes it particularly easy for the driver to influence the driving behavior of the machine using one-pedal driving. For example, while driving forwards the driver can change the position of the direction switch from forward to reverse and maintain the position of the pedal. The driving command therefore includes reversing the machine from forward to reverse at the same absolute speed. Braking can occur automatically through the process as the machine reverses. Active braking by the driver, for example using a brake pedal, is not necessary. The direction of travel can be determined using the direction switch, and the absolute speed can be set by the extent to which the pedal is pressed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Senden des Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse an eine Fahrzeugsteuereinrichtung zum Ansteuern der mechanischen Bremse erfolgen. Das Senden des Signals kann über einen Fahrzeugbus, etwa CAN oder Flexray, erfolgen. Die Fahrzeugsteuereinrichtung kann dabei getrennt von der Steuereinrichtung sein, welche das Verfahren ausführen kann.According to a further embodiment, the signal for controlling the mechanical brake can be sent to a vehicle control device for controlling the mechanical brake. The signal can be sent via a vehicle bus, such as CAN or Flexray. The vehicle control device can be separate from the control device that can execute the method.

Es kann somit zwischen den Steuereinrichtungen getrennt werden, wobei eine das Ansteuern der mechanischen Bremse umsetzt und eine andere das Ansteuern der elektrischen Maschine zu der Rekuperation umsetzt. Die Verantwortlichkeit zum Ansteuern der mechanischen Bremse kann somit ausgelagert sein von dem Steuergerät, welche das Verfahren zum Steuern des Fahrverhaltens der Arbeitsmaschine ausführt. Somit können besondere Sicherheitsanforderungen, welche zum Ansteuern der mechanischen Bremse vorgesehen sein können, auf ein weiteres Steuergerät, hier die Fahrzeugsteuereinrichtung, ausgelagert werden. Alternativ kann die Steuereinrichtung zum Ausführen des Verfahrens zum Steuern des Fahrverhaltens der Arbeitsmaschine direkt das Ansteuern der mechanischen Bremse ausführen.A distinction can therefore be made between the control devices, one implementing the control of the mechanical brake and another implementing the control of the electric machine for recuperation. The responsibility for controlling the mechanical brake can thus be outsourced from the control unit that carries out the method for controlling the driving behavior of the work machine. Special safety requirements that can be provided for controlling the mechanical brake can thus be outsourced to another control unit, in this case the vehicle control device. Alternatively, the control device can directly carry out the control of the mechanical brake to carry out the method for controlling the driving behavior of the work machine.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, ein Verfahren zum Steuern eines Fahrverhaltens einer Arbeitsmaschine nach einem der Ausführungsformen des ersten Aspekts auszuführen.In a second aspect, the present invention relates to a control device which is configured to carry out a method for controlling a driving behavior of a work machine according to one of the embodiments of the first aspect.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt eine Antriebsgruppe mit einer elektrischen Maschine und einer Steuereinrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. Die elektrische Maschine kann dabei einen Inverter aufweisen.In a third aspect, the present invention relates to a drive group with an electric machine and a control device according to the second aspect of the invention. The electric machine can have an inverter.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einem vierten Aspekt eine Arbeitsmaschine mit einer Batterie, einer mechanischen Bremse, einer Fahrzeugsteuereinrichtung zum Ansteuern der mechanischen Bremse und einer Antriebsgruppe nach dem dritten Aspekt der Erfindung. Die Arbeitsmaschine kann dabei eine Bau- oder Landmaschine oder Transportmaschine sein. Die Arbeitsmaschine kann dabei ein Off-Highway-Fahrzeug sein. Die Arbeitsmaschine gemäß diesen Aspekts der Erfindung kann eingerichtet sein, das Verfahren gemäß einer Ausführungsform gemäß des ersten Aspekts der Erfindung auszuführen, wobei die Arbeitsmaschine ferner eingerichtet sein kann, weitere erwähnte Schritte, wie das Ansteuern der mechanischen Bremse und das Bremsen durch die elektrische Maschine und durch die mechanische Bremse auszuführen.In a fourth aspect, the present invention relates to a work machine with a battery, a mechanical brake, a vehicle control device for controlling the mechanical brake and a drive group according to the third aspect of the invention. The work machine can be a construction or agricultural machine or transport machine. The work machine can be an off-highway vehicle. The work machine according to this aspect of the invention can be set up to carry out the method according to an embodiment according to the first aspect of the invention, wherein the work machine can also be set up to carry out further mentioned steps, such as controlling the mechanical brake and braking by the electric machine and by the mechanical brake.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

1 schematically shows a work machine according to an embodiment of the present invention.
2 shows schematically a drive group of the working machine according to the embodiment of 1 .
3 shows schematically steps of a method for controlling a driving behavior of the working machine from 1 .
4 shows characteristics of a battery of the working machine from 1 .

Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments

1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Arbeitsmaschine 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Arbeitsmaschine 2 weist eine Antriebsgruppe 18, eine Batterie 4, eine mechanische Bremse 8, eine Fahrzeugsteuereinrichtung 16, ein Pedal 10 und einen Fahrtrichtungsschalter 12 auf, wie in 2 gezeigt. Die Antriebsgruppe 18 weist eine Steuereinrichtung 14 und eine elektrische Maschine 6 auf. Das Pedal 10 und der Fahrtrichtungsschalter 12 sind mit der Fahrzeugsteuereinrichtung 16 elektronisch verbunden. Die mechanische Bremse 8 ist ebenfalls mit der Fahrzeugsteuereinrichtung 16 elektronisch verbunden. Die Fahrzeugsteuereinrichtung 16 ist eingerichtet, um die mechanische Bremse 8 anzusteuern sowie Informationen von Pedal 10 und Fahrtrichtungsschalter 12 zu erfassen, über welche der Fahrer einen Fahrbefehl eingeben kann. Das Pedal 10 und der Fahrtrichtungsschalter 12 senden elektronische Signale an die Fahrzeugsteuereinrichtung 16. Die Fahrzeugsteuereinrichtung 16 ist elektronisch mit der Steuereinrichtung 14 der Antriebsgruppe 18 verbunden. Die Steuereinrichtung 14 ist ferner elektronisch mit der Batterie 4 und der elektrischen Maschine 6 verbunden. Die elektrische Maschine 6 weist einen Inverter auf, der in den Figuren nicht gezeigt ist, und ist elektrisch mit der Batterie 4 verbunden. Die elektrische Maschine 6 kann mittels der in der Batterie 4 gespeicherten Energie angetrieben werden und Energie in die Batterie 4 rekuperieren. 1 shows a schematic view of a working machine 2 according to an embodiment of the present invention. The working machine 2 has a drive group 18, a battery 4, a mechanical brake 8, a vehicle control device 16, a pedal 10 and a direction switch 12, as in 2 shown. The drive group 18 has a control device 14 and an electric machine 6. The pedal 10 and the direction switch 12 are electronically connected to the vehicle control device 16. The mechanical brake 8 is also electronically connected to the vehicle control device 16. The vehicle control device 16 is set up to control the mechanical brake 8 and to detect information from the pedal 10 and the direction switch 12, via which the driver can enter a driving command. The pedal 10 and the direction switch 12 send electronic signals to the vehicle control device 16. The vehicle control device 16 is electronically connected to the control device 14 of the drive group 18. The control device 14 is also electronically connected to the battery 4 and the electric machine 6. The electric machine 6 has an inverter, which is not shown in the figures, and is electrically connected to the battery 4. The electric machine 6 can be driven by means of the energy stored in the battery 4 and recuperate energy into the battery 4.

Die Steuereinrichtung 14 ist eingerichtet, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschriebene Verfahren zum Steuern des Fahrverhaltens der Arbeitsmaschine 2 auszuführen. In einem ersten Schritt S1 erfolgt ein Erfassen einer Information zu einem Fahrbefehl eines Fahrers der Arbeitsmaschine 2. In diesem Schritt S1 erfolgt in einem Schritt S1.1 ein Erfassen einer Information zu einer Stellung des Pedals 10 und in einem Schritt S1.2 ein Erfassen einer Information zu einer Stellung des Fahrtrichtungsschalters 12. Die Informationen zu der Stellung des Pedals 10 und der Stellung des Fahrtrichtungsschalters 12 werden mittels der Fahrzeugsteuereinrichtung 16 erfasst und an die Steuereinrichtung 14 übermittelt, welche diese einliest.The control device 14 is designed to control the following with reference to 3 and 4 to carry out the method described for controlling the driving behavior of the work machine 2. In a first step S1, information about a driving command from a driver of the work machine 2 is recorded. In this step S1, in a step S1.1, information about a position of the pedal 10 is recorded and in a step S1.2, information about a position of the direction switch 12 is recorded. The information about the position of the pedal 10 and the position of the direction switch 12 is recorded by means of the vehicle control device 16 and transmitted to the control device 14, which reads it in.

Das Verfahren weist in einem weiteren Schritt S2 ein Erfassen einer Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie 4 auf. Der maximale Ladestrom der Batterie 4 ist dabei abhängig von einem Ladezustand der Batterie 4. Gezeigt in 4 ist eine Lade- bzw. Entladeleistung B der Batterie 4 gegen einen Ladezustand A der Batterie 4. Kurve C zeigt dabei die Ladeleistung der Batterie 4 in Abhängigkeit des Ladezustands der Batterie 4, Kurve D zeigt dabei die Entladeleistung der Batterie 4 in Abhängigkeit des Ladezustands der Batterie 4. Bis zu einem Wert des maximalen Ladezustands der Batterie für optimale Ladeleistung F steigt die Ladeleistung B der Batterie 4 mit steigendem Ladezustand A an. Ab diesem Wert F sinkt die Ladeleistung B der Batterie 4 mit steigendem Ladezustand A über einen Wert G, welcher den maximalen Ladezustand der Batterie 4 für Laden durch Rekuperation kennzeichnet, zu einem Wert H ab, welcher den maximalen Ladezustand der Batterie 4 für Laden kennzeichnet. Der Wert I bezeichnet dabei den maximalen Ladezustand der Batterie, etwa 100%. Die Ladezustände G und H sind jeweils kleiner als der Ladezustand I. Die Kurve der Entladeleistung D der Batterie 4 verläuft über kleine Werte des Ladezustands der Batterie 4 nahe null und steigt ab einem Wert E, welcher den minimalen Ladezustand der Batterie 4 für Entladung kennzeichnet, mit steigendem Ladezustand zunächst stark und dann schwächer bis zum maximalen Ladezustand I an.In a further step S2, the method comprises collecting information on the maximum charging current of the battery 4. The maximum charging current of the battery 4 is dependent on a charge state of the battery 4. Shown in 4 is a charging or discharging power B of the battery 4 against a charging state A of the battery 4. Curve C shows the charging power of the battery 4 as a function of the charging state of the battery 4, curve D shows the discharging power of the battery 4 as a function of the charging state of the battery 4. Up to a value of the maximum charging state of the battery for optimum charging power F, the charging power B of the battery 4 increases with increasing charging state A. From this value F, the charging power B of the battery 4 decreases with increasing charging state A via a value G, which indicates the maximum charging state of the battery 4 for charging by recuperation, to a value H, which indicates the maximum charging state of the battery 4 for charging. The value I indicates the maximum charging state of the battery, approximately 100%. The charge states G and H are each smaller than the charge state I. The curve of the discharge power D of the battery 4 runs over small values of the charge state of the battery 4 close to zero and increases from a value E, which characterizes the minimum charge state of the battery 4 for discharge, with increasing charge state, initially strongly and then more weakly up to the maximum charge state I.

In dem Schritt des Erfassens S2 einer Information zu dem maximalen Ladestrom der Batterie 4 fragt die Steuereinrichtung 14 in der vorliegenden Ausführungsform bei der Batterie 4 den aktuellen Ladezustand A der Batterie 4 ab. In Abhängigkeit des aktuellen Ladezustands kann dabei über den Zusammenhang, gezeigt in 4, die maximale Ladeleistung B, und damit der maximale Ladestrom der Batterie 4 bestimmt, beispielsweise berechnet, werden. Hierzu sind in einem Speicher der Steuereinrichtung 14 die in 4 gezeigten Zusammenhänge hinterlegt.In the step of detecting S2 information on the maximum charging current of the battery 4, the control device 14 in the present embodiment queries the current charging state A of the battery 4. Depending on the current charging state, the relationship shown in 4 , the maximum charging power B, and thus the maximum charging current of the battery 4 can be determined, for example calculated. For this purpose, the values in 4 shown relationships are stored.

In einem Schritt S3.1 erfolgt ein Bestimmen einer Information zu einem gewünschten Bremsmoment in Abhängigkeit von der in Schritt S1 erfassten Information zu dem Fahrbefehl des Fahrers. Dabei wird in der vorliegenden Ausführungsform ein gewünschtes Bremsmoment in Newtonmeter bestimmt. In Abhängigkeit von der in Schritt S1 erfassten Stellung des Pedals 10 und der erfassten Stellung des Fahrtrichtungsschalters 12 erfolgt ein Bestimmen S3.2 eines Fahrtrichtungswunsches und ein Bestimmen S3.3 einer Fahranforderung. Bei der Fahranforderung kann es sich um eine Fahrgeschwindigkeit handeln. Das Bestimmen S3.1 des gewünschten Bremsmoments erfolgt in Abhängigkeit des in Schritt S3.2 bestimmten Fahrtrichtungswunsches und der in Schritt S3.3 bestimmten Fahranforderung. In einem Schritt S4 erfolgt ein Bestimmen einer Information zu einem maximalen Bremsmoment der elektrischen Maschine 6. Dabei wird in der vorliegenden Ausführungsform in Abhängigkeit von der Information aus dem Zusammenhang von 4 das maximale Bremsmoment der elektrischen Maschine 6 in Newtonmeter bestimmt.In a step S3.1, information on a desired braking torque is determined depending on the information on the driver's driving command recorded in step S1. In the present embodiment, a desired braking torque is determined in Newton meters. Depending on the position of the pedal 10 recorded in step S1 and the position of the direction switch 12 recorded, a direction of travel request is determined S3.2 and a driving request is determined S3.3. The driving request can be a driving speed. The desired braking torque is determined S3.1 depending on the direction of travel request determined in step S3.2 and the driving request determined in step S3.3. In a step S4, information on a maximum braking torque of the electric machine 6 is determined. In the present embodiment, a desired braking torque is determined depending on the information from the context of 4 the maximum braking torque of the electric machine 6 is determined in Newton metres.

Sodann erfolgt ein Vergleichen S5 des in Schritt S3.1 bestimmten Bremsmoments mit dem in Schritt S4 bestimmten maximalen Bremsmoment. Folglich wird das gewünschte Bremsmoment des Fahrers mit dem maximal zur Verfügung gestellten Bremsmoment durch die elektrische Maschine 6 verglichen.A comparison S5 then takes place between the braking torque determined in step S3.1 and the maximum braking torque determined in step S4. Consequently, the driver's desired braking torque is compared with the maximum braking torque provided by the electric machine 6.

Falls das gewünschte Bremsmoment kleiner oder gleich dem maximalen Bremsmoment ist, erfolgt in einem Schritt S7 das Ansteuern der elektrischen Maschine 6 zur Rekuperation. Hierfür kann beispielsweise ein Inverter der elektrischen Maschine 6 entsprechend angesteuert werden. In diesem Fall wird lediglich durch die elektrische Maschine 6 mittels Rekuperation gebremst. Ergibt sich in dem Vergleichsschritt S5 hingegen, dass das gewünschte Bremsmoment größer als das maximale Bremsmoment ist, umfasst das Verfahren ferner einen Schritt eines Sendens S6 eines Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse 8. Beispielsweise fordert der Fahrer ein größeres Bremsmoment an, als die elektrische Maschine 6 mittels Rekuperation bereitstellen kann. Das maximale Bremsmoment kann beispielsweise bei hohen relativen Ladezuständen A der Batterie 4 klein sein, wie aus 4 ersichtlich. In diesem Fall erfolgt ein Ansteuern S7 der elektrischen Maschine 6 zur Rekuperation, um somit weiter Bremsenergie in elektrische Energie umzuwandeln und die mechanische Bremse 8 zu schonen. Insbesondere nutzt das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform auch den Bereich hoher relativer Ladezustände A der Batterie 4 zwischen F und G, gezeigt in 4. In dem Schritt S6 wird darüber hinaus durch die Steuereinrichtung 14 jedoch auch die mechanische Bremse 8 angesteuert, welche die Differenz zwischen dem gewünschtem Bremsmoment und dem maximalen Bremsmoment der Batterie 4 zur Verfügung stellt. Das Verfahren ermöglicht es damit, Batterien mit hohen relativen Ladezuständen zu verwenden, und gleichzeitig ein homogenes Fahrverhalten für den Fahrer trotz Rekuperation zu erhalten.If the desired braking torque is less than or equal to the maximum braking torque, the electric machine 6 is activated for recuperation in a step S7. For this purpose, an inverter of the electric machine 6 can be activated accordingly, for example. In this case, braking is only carried out by the electric machine 6 by means of recuperation. If, however, the comparison step S5 shows that the desired braking torque is greater than the maximum braking torque, the method further comprises a step of sending S6 a signal to activate the mechanical brake 8. For example, the driver requests a greater braking torque than the electric machine 6 can provide by means of recuperation. The maximum braking torque can be small, for example, at high relative charge states A of the battery 4, as can be seen from 4 In this case, the electric machine 6 is activated S7 for recuperation in order to convert further braking energy into electrical energy and to protect the mechanical brake 8. In particular, the method of the present embodiment also uses the area of high relative charge states A of the battery 4 between F and G, shown in 4 In step S6, however, the control device 14 also controls the mechanical brake 8, which provides the difference between the desired braking torque and the maximum braking torque of the battery 4. The method thus makes it possible to use batteries with high relative charge states and at the same time to maintain a homogeneous driving behavior for the driver despite recuperation.

Hat der Fahrer beispielsweise über den Fahrtrichtungsschalter 12 einen Wechsel der Fahrtrichtung angefordert, was in Schritt S3.2 ermittelt wird, erfolgt nach einem Bremsen, was mittels Rekuperation durch die elektrische Maschine 6 und Batterie 4 sowie durch die mechanische Bremse 8 erfolgen kann, ein Ansteuern S9 der elektrischen Maschine 6 zum Beschleunigen der Arbeitsmaschine 2. Dabei erfolgt das Ansteuern S9 in Abhängigkeit von einem Schritt S8, bei dem ermittelt wird, ob aktuelle und gewünschte Fahrtrichtung unterschiedlich sind.If, for example, the driver has requested a change of direction of travel via the direction switch 12, which is determined in step S3.2, after braking, which can be done by means of recuperation by the electric machine 6 and battery 4 as well as by the mechanical brake 8, the electric machine 6 is activated S9 to accelerate the work machine 2. The activation S9 takes place depending on a step S8, in which it is determined whether the current and desired directions of travel are different.

BezugszeichenReference symbols

22: ArbeitsmaschineWorking machine
44: Batteriebattery
66: elektrische Maschineelectric machine
88th: mechanische Bremsemechanical brake
1010: Pedalpedal
1212: FahrtrichtungsschalterDirection switch
1414: Steuereinrichtung (der Antriebsgruppe)Control device (of the drive group)
1616: FahrzeugsteuereinrichtungVehicle control device
1818: AntriebsgruppeDrive group
S1S1: (Schritt) Erfassen einer Information zu einem Fahrbefehl(Step) Collecting information about a driving command
S1.1S1.1: (Schritt) Erfassen einer Information zu einer Stellung des Pedals(Step) Collecting information about a pedal position
S1.2S1.2: (Schritt) Erfassen einer Information zu einer Stellung des Fahrtrichtungsschalters(Step) Collecting information about a position of the direction switch
S2S2: (Schritt) Erfassen einer Information zu einem maximalen Ladestrom(Step) Collecting information on a maximum charging current
S3.1S3.1: (Schritt) Bestimmen einer Information zu einem gewünschten Bremsmoment(Step) Determining information on a desired braking torque
S3.2S3.2: (Schritt) Bestimmen eines Fahrtrichtungswunsches(Step) Determining a desired direction of travel
S3.3S3.3: (Schritt) Bestimmen einer Fahranforderung(Step) Determining a driving request
S4S4: (Schritt) Bestimmen einer Information zu einem maximalen Bremsmoment der elektrischen Maschine(Step) Determining information on a maximum braking torque of the electric machine
S5S5: (Schritt) Vergleichen der Information zu dem gewünschten Bremsmoment mit der Information zu dem maximalen Bremsmoment(Step) Compare the information on the desired braking torque with the information on the maximum braking torque
S6S6: (Schritt) Senden eines Signals zum Ansteuern der mechanischen Bremse(Step) Sending a signal to control the mechanical brake
S7S7: (Schritt) Ansteuern der elektrischen Maschine zur Rekuperation(Step) Controlling the electric machine for recuperation
S8S8: (Schritt) Erfassen einer Information zu einer aktuellen Fahrtrichtung(Step) Collecting information about a current direction of travel
S9S9: (Schritt) Ansteuern der elektrischen Maschine zum Beschleunigen der Arbeitsmaschine(Step) Controlling the electric machine to accelerate the working machine
AA: (Achse) Ladezustand der Batterie(Axis) Battery charge level
BB: (Achse) Lade- bzw. Entladeleistung der Batterie(Axis) Charging or discharging power of the battery
CC: (Kurve) Ladeleistung der Batterie(Curve) Battery charging power
DD: (Kurve) Entladeleistung der Batterie(Curve) Battery discharge power
EE: (Wert) minimaler Ladezustand der Batterie für Entladung(value) minimum battery charge level for discharge
FF: (Wert) maximaler Ladezustand der Batterie für optimale Ladeleistung(Value) maximum charge level of the battery for optimal charging performance
GG: (Wert) maximaler Ladezustand der Batterie für Laden durch Rekuperation(Value) maximum charge level of the battery for charging by recuperation
HH: (Wert) maximaler Ladezustand der Batterie für Laden(value) maximum charge level of the battery for charging
II: (Wert) maximaler Ladezustand der Batterie(value) maximum charge level of the battery

Claims

Method for controlling a driving behavior of a work machine (2), wherein the work machine (2) has a battery (4), an electric machine (6) for propelling the work machine (2) and a mechanical brake (8), wherein the electric machine (6) is set up to charge the battery (4) with a charging current by means of recuperation, and wherein the method has the steps: Detecting (S1) information about a driving command of a driver of the work machine (2), detecting (S2) information about a maximum charging current of the battery (4), determining (S3.1) information about a desired braking torque depending on the detected information about the driver's driving command, determining (S4) information about a maximum braking torque of the electric machine (6) depending on the detected information about the maximum charging current of the battery (4), comparing (S5) the information about the desired braking torque with the information about the maximum braking torque, sending (S6) a signal to control the mechanical brake (8) if the desired braking torque is greater than the maximum braking torque.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the method comprises controlling (S7) the electric machine (6) for braking with a recuperation braking torque, and sending (S6) the signal for controlling the mechanical brake (8) comprises sending a differential braking torque if the desired braking torque is greater than the maximum braking torque, wherein the differential braking torque is a difference between the desired braking torque and the recuperation braking torque.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that braking with the differential braking torque is carried out at a constant time by sending (S6) the signal for controlling the mechanical brake (8) and braking with the recuperation braking torque is carried out at a variable time by controlling (S7) the electric machine (6).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detection (S1) of information about the driving command comprises detection (S1.1) of information about a position of a pedal (10) and detection (S1.2) of information about a position of a direction switch (12).

Procedure according to Claim 4 , characterized in that the method comprises determining (S3.2) a desired direction of travel as a function of the detected information on the position of the direction switch and detecting (S8) information on a current direction of travel, wherein a control (S9) of the electric machine (6) takes place to accelerate the work machine (2) in the direction of the desired direction of travel if the direction of the desired direction of travel and the current direction of travel are different.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that determining (S3.3) a driving request as a function of the detected information on the position of the pedal (10) comprises determining a driving speed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission (S6) of the signal for controlling the mechanical brake (8) is carried out to a vehicle control device (16) for controlling the mechanical brake (8).

Control device (14) which is designed to carry out a method for controlling a driving behavior of a work machine (2) according to one of the Claims 1 until 7 to execute.

Drive group (18) with an electric machine (6) and a control device (14) according to Claim 8 .

Work machine (2) with a battery (4), a mechanical brake (8), a vehicle control device (16) for controlling the mechanical brake (8) and a drive group (18) according to Claim 9 .